JPH04314431A - 心理状態変化のリアルタイムパターン評価装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、コンピュータを使っ
て業務を遂行するオペレータやプログラマなど、体動が
比較的少なく心理的負担が大きい作業者において、リア
ルタイムで心理状態変化を自動的に抽出し、上記作業者
を被験者として用いるコンピュータに載せたソフトウェ
アツールの使いやすさを評価する実験などにおいて、上
記変化が抽出された評価時刻にのみ、生理量、行動量、
外部環境パラメータ、他人の観察などによるデータ収集
を行い、実験時に収集する総データ量を減らすための心
理状態変化のリアルタイムパターン評価装置に関するも
のである。この発明は、コンピュータを使って業務を遂
行するオペレータやプログラマなど、体動が比較的少な
く心理的負担が大きい作業者において、リアルタイムで
心理状態変化を自動的に抽出し、上記作業者を被験者と
して用いるコンピュータに載せたソフトウェアツールの
使いやすさを評価する実験などにおいて、上記変化が抽
出された評価時刻を被験者の主観評価の収集タイミング
とし、作業を中断して作業者の内省をとることによって
、適切で詳細な内省を得るための心理状態変化のリアル
タイムパターン評価装置に関するものである。この発明
は、コンピュータを使って業務を遂行するオペレータや
プログラマなど、体動が比較的が少なく心理的負担が大
きい作業者において、リアルタイムで心理状態変化を自
動的に抽出し、作業者に注意を促すための心理状態変化
のリアルタイムパターン評価装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４は特開平２−１２１８号公報に示さ
れた精神緊張モニターの心臓の収縮活動に関連した周期
波として心電波形を用いた実施例のブロック図であり、
図において１は被測定者に装着した心電図検出用電極、
２は生体増幅器、３は心電図Ｒ波検出パルス発生回路、
４は計測開始スイッチ、５はＲ波検出パルスと計測開始
信号を入力するディジタル入力、６は緊張度評価値を求
め、その値の表示を制御するマイクロコンピュータのＣ
ＰＵ（中央処理装置）、７はプログラムを保持するＲＯ
Ｍ（Ｒｅａｄ　　Ｏｎｌｙ　　Ｍｅｍｏｒｙ）、８は計
測データ、表示データを貯えるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　
　Ａｃｃｅｓｓ　　Ｍｅｍｏｌｙ）、９は指標値を表示
する液晶ディスプレイ、１０は計測状態信号と、リズム
・メロディーの開始・終了信号を表示するディジタル出
力、１１は計測状態を表示する計測状態表示ＬＥＤ（Ｌ
ｉｇｈｔ　　Ｅｍｉｓｓｉｏｎ　　Ｄｉｏｄｅ）、１２
はリズム・メロディー発生回路、１３はスピーカあるい
はイヤホンである。１４はＣＰＵ６、ＲＯＭ７、ＲＡＭ
８で構成されるマイクロコンピュータである。

【０００３】次に動作について説明する。計測は開始ス
イッチ４により開始し、予め設定された時間Ｔだけ行う
。計測開始と同時に、計測状態表示ＬＥＤ１１をオンし
、カウンタを初期設定するためゼロにクリアし、ディジ
タル出力を介してリズム・メロディー発生回路１２を作
動させてスピーカまたはイヤホン１３でリズム・メロデ
ィーを発生させる。これと同時、またはそれより前から
、被測定者に装着した電極１１と生体増幅器１２により
計測された心電波形は、Ｒ波検出パルス発生回路１３に
入力されてＲ波に対応したパルスに変換され、ディジタ
ル入力１５を介して、マイクロコンピュータ１４に取り
込まれ、Ｒ波検出パルスの間隔を計測してＲＲ間隔列と
してセーブする。計測時間が設定時間Ｔだけ経過すれば
リズム・メロディーをストップし、計測状態表示ＬＥＤ
をオフし、Ｒ波の生起間隔列の計測終了とする。マイク
ロコンピュータ１４では、セーブされたＲＲ間隔列の平
均値と呼吸成分値を求めて緊張度指標値とし、ＲＲ間隔
列の低周波成分値と呼吸成分周波数を信頼性評価値とし
、液晶ディスプレイに表示するものである。精神緊張度
モニターは、このようにして精神緊張度を測定し、精神
緊張度をチェックしたり、速やかに望ましい緊張度に自
己制御できるよう訓練するためのものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の生理反応を用い
た心理状態変化の評価装置では単一指標を用いるものが
多く、呼吸パターンや姿勢などの変化による上記指標の
生理的な変化と、心理状態変化による上記指標の変化が
うまく分離できず、心理状態変化を正確に検出し評価で
きないという問題点があった。一方、従来例として挙げ
た精神緊張度モニターは、精神緊張度を測定し緊張度指
標値を一定の計測時間後に被測定者にフィードバックす
るものであり、リアルタイムで精神緊張度の変化を評価
していなかったことや、評価値の信頼性を向上させるた
めに呼吸統制を行わなくてはならなかった。

【０００５】この発明は、心理状態の変化を生理学的な
メカニズムに基づいてより多面的に正確に評価し、その
結果をリアルタイムで出力する心理状態変化のリアルタ
イムパターン評価装置を得ることを第１の目的とする。 さらに上記第１の目的に加えて、計測した心理状態変化
を示す評価値の信頼性を向上させることができる心理状
態変化のリアルタイムパターン評価装置を得ることを目
的とする。さらに上記第１の目的に加えて、単一の生理
反応から複数の生理指標を得ることにより被測定者に対
する計測の負担を軽減しながら、心理状態の変化を生理
学的なメカニズムに基づいてより多面的に正確に評価し
、その結果をリアルタイムで出力する心理状態変化のリ
アルタイムパターン評価装置を得ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】第１の発明である心理状
態変化のリアルタイムパターン評価装置は、被測定者の
心電を計測する第１計測手段、第１計測手段により計測
した心電波形に周期的に現れる特定波を検出する第１検
出手段、第１検出手段により上記特定波を正しく検出し
ているかどうかを検査し、検出の誤りを修正する検査修
正手段、上記特定波の間隔（あるいは心拍）、その間隔
（あるいは心拍）の変動の呼吸周波数成分の大きさ及び
心電波形のＴ波波高を求める第１処理手段、第１処理手
段により求めた３つの指標値に対してそれぞれ一定間隔
ごとの評価時刻における評価値を求めて心理状態評価値
とする第２処理手段、評価時刻以前の上記評価値を用い
て評価時刻における上記評価値の変化を検出し心理状態
変化値とする第３処理手段、上記変化値のうち２つ以上
を用いて、生理学的なメカニズムに基づいて変化し検出
されたかどうかを判定し心理状態変化のパターン評価を
リアルタイムで行う心理状態変化値判定評価手段、心理
状態変化値判定評価手段により評価した心理状態変化を
表示する表示手段を備えたものである。

【０００７】また、第２の発明である心理状態変化のリ
アルタイムパターン評価装置は、被測定者の脈波を計測
する第２計測手段、第２計測手段により計測した脈波波
形に周期的に現れる特定波を検出する第２検出手段、第
２検出手段により上記特定波を正しく検出しているかど
うかを検査し、検出の誤りを修正する検査修正手段、上
記特定波の間隔（あるいは脈拍）、その間隔（あるいは
脈拍）の変動の呼吸周波数成分の大きさ及び脈波波高を
求める第４処理手段、第４処理手段により求めた３つの
指標値に対してそれぞれ一定間隔ごとのの評価時刻にお
ける評価値を求めて心理状態評価値とする第５処理手段
、評価時刻以前の上記評価値を用いて評価時刻における
上記評価値の変化を検出し心理状態変化値とする第６処
理手段、上記変化値のうち２つ以上を用いて、生理学的
なメカニズムに基づいて変化し検出されたかどうかを判
定し心理状態変化のパターン評価をリアルタイムで行う
心理状態変化値判定評価手段、心理状態変化値判定評価
手段により評価した心理状態変化を表示する表示手段を
備えたものである。

【０００８】また、第３の発明である心理状態変化のリ
アルタイムパターン評価装置は上記１，２の発明に加え
、被測定者の呼吸活動に関連した信号を計測する第３計
測手段、第３計測手段により計測した信号から呼吸波形
を同定する呼吸波形同定手段、呼吸波形同定手段により
同定した呼吸波形の不規則性を抽出する第７処理手段、
呼吸波形同定手段により同定した呼吸波形から呼吸周波
数を算出する第８処理手段、第７処理手段により抽出し
た呼吸波形の不規則性と第８処理手段により算出した呼
吸周波数を上記心理状態変化値の判定に加味してその信
頼性を向上させる第１信頼性向上手段を備えた請求項１
，２の心理状態変化のリアルタイムパターン評価装置を
備えたものである。また、第４の発明である心理状態変
化のリアルタイムパターン評価装置は上記１，２の発明
に加え、被測定者の姿勢変化に関連した信号を計測する
第４計測手段、第４計測手段により計測した信号から姿
勢の変化を抽出する第９処理手段、第９処理手段により
抽出された姿勢の変化を上記心理状態変化値の判定に加
味してその信頼性を向上させる第２信頼性向上手段を備
えた請求項１，２の心理状態変化のリアルタイムパター
ン評価装置を備えたものである。

【０００９】

【作用】第１の発明に係る心理状態変化のリアルタイム
パターン評価装置は、心理状態変化を検出する指標値と
して心電図における特定波の間隔（あるいは心拍）、そ
の間隔（あるいは心拍）の変動の呼吸周波数成分の大き
さ及び心電図におけるＴ波波高のうち２つ以上を用いる
ので、より多面的な評価を可能とする。心理状態変化と
上記指標値との関係の生理学的なメカニズムの詳細は明
らかにされていないが、どの指標値も心理的負担度が大
きくなるとその値が減少（心拍は増加）することは一般
に認められている。また、心電図の特定波の間隔（ある
いは心拍）は交感神経系及び副交感神経系支配の拮抗的
な支配を受けており、上記間隔列の呼吸周波数成分の大
きさは主に副交感神経系の影響を受けており、心電図の
Ｔ波波高は主に交感神経系の影響を受けているので少な
くとも異なった種類の心理状態変化の指標となっている
。従って、心理状態の変化を従来より正確に生理学的な
メカニズムに基づいて評価できる。

【００１０】第２の発明に係る心理状態変化のリアルタ
イムパターン評価装置は、心理状態変化を検出する指標
値として脈波波形における特定波の間隔（あるいは脈拍
）、その間隔（あるいは脈拍）の変動の呼吸周波数成分
の大きさ及び脈波波形における脈波波高のうち２つ以上
を用いるので、より多面的な評価を可能とする。心理状
態変化と上記指標値との関係の生理学的なメカニズムの
詳細は明らかにされていないが、どの指標値も心理的負
担度が大きくなるとその値が減少（脈拍は増加）するこ
とは一般に認められている。また、脈波波形の特定波の
間隔（あるいは脈拍）は交感神経系及び副交感神経系支
配の拮抗的な支配を受けており、上記間隔列の呼吸周波
数成分の大きさは主に副交感神経系の影響を受けており
、脈波波形の脈波波高は主に交感神経系の影響を受けて
いるので少なくとも異なった種類の心理状態変化の指標
となっている。従って、心理状態の変化を従来より正確
に生理学的なメカニズムに基づいて評価できる。

【００１１】また、第３の発明に係る心理状態変化のリ
アルタイムパターン評価装置は、第１の発明や第２の発
明の作用の信頼性を第１信頼性向上手段により向上させ
ることが可能である。上記３つの指標値のうち、心電図
（あるいは脈波波形）の特定波の間隔と間隔変動の呼吸
周波数成分の大きさは呼吸パターンにより大きく変化す
るので、この変化を心理状態変化として検出しないよう
にするために呼吸波形の不規則性を抽出し、その不規則
性の有無により上記２指標値の変化が心理状態変化によ
るものか、呼吸パターンの変化によるものかを判断する
ことができる。また、上記間隔変動の呼吸周波数成分の
大きさを算出するための呼吸周波数帯域は予め設定され
た帯域を用いるが、ここで同定される呼吸波形から呼吸
周波数を求めて予め設定された呼吸周波数帯域が適当な
ものであるかどうかを判断することができる。従って呼
吸波形の不規則性を抽出し、またここで算出される呼吸
周波数と予め設定された呼吸周波数を比較して心理状態
変化値の判定に加味すれば、上記評価の信頼性を向上さ
せることができる。

【００１２】また、第４の発明に係る心理状態変化のリ
アルタイムパターン評価装置も、第１の発明や第２の発
明の作用の信頼性を第２信頼性向上手段により向上させ
ることが可能である。上記３つの指標値のうち、Ｔ波波
高（あるいは脈波波高）は姿勢の変化により大きく変化
するので、この変化を心理状態変化として検出しないよ
うにするために姿勢の変化を抽出し、その有無により上
記２指標値の変化が心理状態変化によるものか、姿勢の
変化によるものかを判断することができる。従って姿勢
の変化を抽出し心理状態変化値の判定に加味すれば、上
記評価の精度を向上させることができる。

【００１３】

【実施例】

実施例１．以下、この発明の一実施例について説明する
。この実施例では心電波形に周期的に現れる特定波とし
て、例えば心電波形のＲ波を検出するものである。図１
において２１は心電検出、２２は心電増幅部、２３は心
電図のＲ波検出部、２４は心電図Ｒ波を正しく検出して
いるかどうかを検査し、検出の誤りを修正する検査修正
部、２５は心電図のＲＲ間隔（あるいは心拍）指標値を
求める第１指標値算出部、２６はＲＲ間隔の変動の呼吸
周波数成分の大きさの指標値を求める第２指標値算出部
、２７は心電図のＴ波波高指標値を求める第３指標値算
出部、２８は第１指標値の一定間隔ごとの評価時刻にお
ける評価値を求める第１評価値算出部、２９は第２指標
値の一定間隔ごとの評価時刻における評価値を求める第
２評価値算出部、３０は第３指標値の一定間隔ごとの評
価時刻における評価値を求める第３評価値算出部、３１
は第１評価値の変化を検出し心理状態変化値とする第１
心理状態変化値算出部、３２は第２評価値の変化を検出
し心理状態変化値とする第２心理状態変化値算出部、３
３は第３評価値の変化を検出し心理状態変化値とする第
３心理状態変化値算出部、３４は上記変化値のうち２つ
以上を用いて、生理学的なメカニズムに基づいて変化し
検出されたかどうかを判定し心理状態変化のパターン評
価をリアルタイムで行う心理状態変化値判定評価部、３
５は心理状態変化値判定評価部において評価した心理状
態変化を表示する表示部である。また、３６は胸囲変化
を検出するセンサ、３７は胸囲変化への変換部、３８は
胸囲変化より呼吸波形を同定する呼吸波形同定部、３９
は同定された呼吸波形の不規則性を抽出する不規則性抽
出部、４０は同定された呼吸波形から呼吸周波数を算出
する呼吸周波数算出部である。また、４１は荷重検出、
４２は重心位置算出部、４３は重心移動から姿勢変化を
抽出する姿勢変化抽出部である。

【００１４】心電検出２１と心電計測部２２とで第１計
測手段を構成し、心電図のＲ波検出部２３が第１検出手
段、検査修正部２４が検査修正手段であり、第１指標値
算出部２５と第２指標値算出部２６と第３指標値算出部
２７で第１処理手段４３を構成し、第１評価値算出部２
８と第２評価値算出部２９と第３評価値算出部３０とで
第２処理手段４４を構成し、第１評価値変化検出部３１
と第２評価値変化検出部３２と第３評価値変化検出部３
３で第３処理部４５を構成する。心理状態変化値判定評
価部３４が心理状態変化値判定評価手段であり、表示部
３５が表示手段である。この実施例では、心理状態変化
のパターン評価の信頼性を向上させるために、呼吸活動
に関連した信号として例えば胸囲変化を計測し、胸囲波
形から同定した呼吸波形の不規則性と呼吸周波数を心理
状態変化値判定評価部３４における判定に加味しており
、胸囲変化を検出するセンサ３６と胸囲変化への変換部
３７で構成される第３計測手段と、胸囲変化より呼吸波
形を同定する呼吸波形同定部３８（呼吸波形同定手段）
と、呼吸波形同定手段により同定した呼吸波形の不規則
性を抽出する不規則性抽出部３９（第７処理手段）と、
呼吸波形同定手段により同定した呼吸波形から呼吸周波
数を算出する呼吸周波数算出部４０（第８処理手段）と
、上記不規則性と上記呼吸周波数を心理状態変化値の判
定に加味する第１信頼性向上手段４７とで実現している
。また、この実施例では、心理状態変化のパターン評価
の信頼性をさらに向上させるために、姿勢変化に関連し
た信号として例えば重心移動を計測し、重心移動から抽
出した姿勢変化を心理状態変化値判定評価部３４におけ
る判定に加味しており、荷重検出４１と重心位置算出部
４２とで構成される第４計測部と、重心移動から姿勢変
化を抽出する姿勢変化抽出部４３（第９処理手段）と、
上記姿勢変化を心理状態変化値の判定に加味する第２信
頼性向上手段４８とで実現している。

【００１５】以下、動作を図１に基づいて説明する。心
電図のＲ波の検出は、例えば特願平１ー１６２６６３号
明細書の心電図Ｒ波検出装置で実現された手法を用いて
実現できる。次に検査修正手段２４の動作について説明
する。ここでは心電図のＲ波を正しく検出しているかど
うかを検査し、検出の誤りを修正する。例えば、Ｒ波を
検出した時刻からその前のいくつかのＲＲ間隔列の平均
値か標準偏差値を求める。上記平均値の変化が大きくな
ったとき、あるいは標準偏差値が大きくなったときは、
そのとき算出されたＲＲ間隔が、それ以前のＲＲ間隔よ
り長すぎるか短すぎる、即ちＲ波検出の誤りの可能性を
示している。このようにして上記平均値あるいは標準偏
差値を用いてＲ波検出の検査を行う。ＲＲ間隔が長すぎ
る場合はＲ波を検出するべき箇所でＲ波を検出しなかっ
た可能性があるので、例えばその間のＲ波検出いき値を
下げて再検出する。またＲＲ間隔が短すぎる場合はＲ波
でない波あるいはノイズなどをＲ波として検出した可能
性があるので、例えば短い２つのＲＲ間隔を足して１つ
のＲＲ間隔とする。上記のように求めた新しいＲＲ間隔
値の方がそれまでの平均値に近づけば、そのＲＲ間隔値
に修正する。

【００１６】次に第１処理部４４の動作について説明す
る。ＲＲ間隔は、となりあうＲ波の間隔を求めて得られ
る（第１指標値算出部２５）。ＲＲ間隔変動の呼吸周波
数成分の大きさは、例えば等時間間隔に変換されたＲＲ
間隔列を高速フーリエ変換しパワースペクトルを求め、
その呼吸周波数帯域のパワー（あるいは振幅）として求
めることができる（第２指標値算出部２６）。呼吸周波
数帯域は予め設定された値を用いる。Ｔ波波高は、例え
ばＰ波とＱ波の中点における値を補間して得られたベー
スラインのＴ波ピーク時におけるＴ波の値からベースラ
イン値を引いて求めることができる（第３指標値算出部
２７）。次に第２処理部４５の動作について説明する。 ＲＲ間隔評価値は、例えば等時間間隔に変換されたＲＲ
間隔列データの呼吸周波数成分を除き、一定時間間隔（
ｔ：１秒程度）分のデータを平均してｔごとに求めるこ
とができる（第１評価値算出部２８）。ＲＲ間隔変動の
呼吸周波数成分の大きさの評価値は、例えばｔごとにそ
の指標値を求めることによって得られる（第２評価値算
出部２９）。Ｔ波波高評価値は、例えば等時間間隔に変
換されたＴ波波高データの呼吸周波数成分を除き、一定
時間間隔（ｔ）分のデータを平均してｔごとに求めるこ
とができる（第３評価値算出部３０）。次に第３処理部
４５の動作について説明する。上記心理状態評価値の変
化値は評価時刻以前のｔｂ秒の評価値の平均μと標準偏
差σとすると、例えば下式で求められる。

【００１７】

【数１】

【００１８】上記心理状態変化値を用いて、この値の絶
対値が１以上のとき評価値変化が検出されたとする。上
式における定数ｋを変化させることにより、検出される
評価値変化の時間割合が変化するので、適当な時間割合
で評価値変化を検出できるように定数ｋを設定する。例
えば、時間割合を１０％程度にしたい場合（即ち、１０
秒に１秒の割合で評価値変化を検出したい場合）、定数
ｋは１．３程度である（但し、各評価値列は正規分布を
していると仮定する）。

【００１９】次に心理状態変化値判定評価部３４の動作
について説明する。心理的負担度が大きくなったときの
生理学的なメカニズムに基づいたそれぞれの指標値の変
化は先に述べた通りで、例えば以下のような異なった種
類の心理状態変化パターンを考えることができる（負の
方向に変化する３つの心理状態変化値を用いた場合）。 心理状態変化値判定評価部３４では３つの心理状態変化
値が下記パターンのうちのどれかにあてはまっているか
どうかを判定し、あてはまっている場合には、その評価
時刻における心理状態が心理的負担度が増大する方向に
変化したと評価する。 　　パターン１：交感神経系が賦活し、副交感神経系が
活動低下する変化パターン　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　第１心理状態変化値　Ｃ１　　≦　
　−１，　　　　　　かつ、　　　　　　　　　　第２
心理状態変化値　Ｃ２　　≦　　−１，　　　　　　か
つ、　　　　　　　　　　第３心理状態変化値　Ｃ３　
　≦　　−１　　パターン２：交感神経系が賦活する変
化パターン　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　第１心理状態変化値　Ｃ１　　≦　　−１，　　　
　　　かつ、−１　　≦　　第２心理状態変化値　Ｃ２
　　≦　　　　１，　　　　　　かつ、　　　　　　　
　　　第３心理状態変化値　Ｃ３　　≦　　−１　　パ
ターン３：副交感神経系が活動低下する変化パターン　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第１心理
状態変化値　Ｃ１　　≦　　−１，　　　　　　かつ、
　　　　　　　　　　第２心理状態変化値　Ｃ２　　≦
　　−１，　　　　　　かつ、−１　　≦　　第３心理
状態変化値　Ｃ３　　≦　　１　　図２（ａ）はこの発
明の一実施例に係わる表示手段の一例を示す。これはパ
ターン評価の表示に３指標をすべて用い、それぞれの指
標の心理状態変化値を３つの軸上プロットして三角形を
描いたものである。この三角形は心理的負担度が大きく
なる程大きくなる。図２（ｂ）は、図２（ｃ）、図２（
ｄ）はそれぞれ、上記パターン１、パターン２、パター
ン３の心理状態において描かれる三角形の一例である。 パターンによって三角形の形が異なるが、上記３パター
ンとそれに属さないパターンの４種にに色分けをして評
価結果を表示する。

【００２０】また、被測定者の胸囲変化から呼吸波形を
同定し、同定された呼吸波形データを例えば、高速フー
リエ変換しパワースペクトルを求めることによって、パ
ワーのピークであるピーク呼吸周波数と、設定したいき
値以上のパワーを持つ周波数帯域の面積の重心である重
心呼吸周波数を求める。図３に示すように呼吸波形が規
則的であると、上記２つの周波数は殆ど一致するが、呼
吸波形に不規則性があると、それらはあまり一致しない
ので呼吸波形の不規則性を抽出できる。このようにして
呼吸波形の不規則性が抽出された評価時刻におけるＲＲ
間隔変化値とＲＲ間隔変動の大きさの変化値は、先に述
べた通り、心理状態の変化によるものではなく呼吸パタ
ーンの変化による可能性が大きいので心理状態変化値判
定評価部３４で変化値を判定するときに、例えばＲＲ間
隔変動の呼吸周波数成分の大きさの変化値Ｃ２　は変化
が検出されなかった（ー１≦Ｃ２　≦１）としてパター
ン評価し、評価の信頼性を向上させている。また、胸囲
変化から同定された呼吸波形データを例えば、高速フー
リエ変換し得られたパワースペクトルのピーク（ピーク
呼吸周波数）を呼吸周波数とし、第２指標値算出部にお
いてＲＲ間隔変動の呼吸周波数成分の大きさを求めると
きに予め設定されている呼吸周波数帯域に、ここで得ら
れた呼吸周波数が含まれない場合は正確な第２指標値を
算出しているとは言えないので、心理状態変化値判定評
価部３４で変化値を判定するときに、例えば第２心理状
態変化値Ｃ２　は変化が検出されなかった（ー１≦Ｃ２
　≦１）としてパターン評価し、評価の信頼性を向上さ
せている（請求項３の実施例）。また、重心位置から重
心移動を求め、重心移動の大きさから例えば、重心移動
がある設定いき値を越えた評価時刻を姿勢変化があった
評価時刻として姿勢変化を抽出している。この時刻にお
けるＴ波振幅変化値も、先に述べた通り、心理状態の変
化によるものではなく姿勢変化による可能性が大きいの
で心理状態変化値判定評価部３４で変化値の判定をする
ときに、例えばＴ波波高変化値Ｃ２　は変化が検出され
なかった（ー１≦Ｃ３≦１）としてパターン評価し、評
価の信頼性をさらに向上させている（請求項４の実施例
）。

【００２１】実施例２．上記実施例では心電図を用いた
が脈波を用いても同様にできる。この場合、上記実施例
で用いた心電図のＲ波の代わりに脈波のピーク（あるい
はトラフ）を検出し、第１指標値としてピークとピーク
（あるいはトラフとトラフ）の間隔である脈波間隔を用
い、第２指標値として脈波間隔の呼吸周波数成分の大き
さを用い、第３指標値としてとなりあうピーク値とトラ
フ値の差で求められる脈波波高を用いてその他は心電図
の場合と全く同様に実現できる。上記実施例では、心電
図の周期的に現れる特定波として心電図のＲ波を用いた
がＲ波の代わりにＰ，Ｑ，Ｓ，Ｔ波などを用いてもよい
。上記実施例では、検査修正手段でＲ波検出の誤りを修
正する手法として、再検出や短いＲＲ間隔を加算して修
正する手法を例示したが、修正はせず、誤りのないＲＲ
間隔データのみを用いて、誤って検出した区間を補間し
てもよい。また、第１指標値としてＲＲ間隔を用いたが
、例えば下式で現わされる心拍を用いてもよい。

【００２２】

【数２】

【００２３】但し、心拍は心理的負担度が大きくなると
その値は増加し、上記実施例におけるＲＲ間隔とは変化
の方向が逆であるので、ＲＲ間隔のかわりに心拍を用い
る場合には表示手段における心拍の軸の方向も反転させ
なければならない。また、第２指標値としてのＲＲ間隔
変動の呼吸周波数成分の大きさを、等時間間隔列に変換
されたＲＲ間隔列を高速フーリエ変換しパワースペクト
ルを求め、その呼吸周波数帯域のパワー（あるいは振幅
）として求めたが、高速フーリエ変換のかわりに他の手
法、例えばＡＲ（自己回帰）モデルを用いてパワースペ
クトルを求めてもよい。あるいは、等時間間隔に変換さ
れたＲＲ間隔列を中心周波数を呼吸周波数、幅を０．１
Ｈｚ程度とするバンドパスフィルタに通すとＲＲ間隔列
の呼吸周波数成分が出力されるので呼吸周波数成分の変
動の大きさとして一定時間分の上記出力の標準偏差値等
を求めてもよい。また、第３指標値としてのＴ波波高は
Ｐ波とＱ波の中点における心電波形の値を補間して得ら
れたベースラインのＴ波ピーク時におけるＴ波の値から
ベースライン値を引いて求めたが、補間しないベースラ
インの値（Ｐ波とＱ波の中点における心電波形の値）を
用いてもよいし、例えばＴ波ピーク時におけるＴ波の値
からＳ波の頂点の値を引いて求めてもよいし、Ｓ波のか
わりにＱ波を用いてもよい。図５に一般的な心電波形を
示す。

【００２４】また、上記実施例では心理状態変化の評価
の信頼性を向上させる目的のために呼吸活動に関連した
信号として被測定者の胸囲変化を用いたが、胴囲変化で
もよいし、心電波形のＲ波振幅やＴ波振幅を用いて呼吸
波形を推定してもよい。あるいは、重心移動を用いても
よい。重心移動を用いる手法については特願平２ー１０
２９９３号明細書の呼吸計測装置で実現された手法を用
いることができる。また、呼吸パターンが変化したとき
の心理状態変化値判定評価部３４における変化値の判定
は、ＲＲ間隔変動の呼吸周波数成分の大きさの変化値Ｃ
２に変化が検出されなかった（−１≦Ｃ２　≦１）とし
てパターン評価したが、同様にＲＲ間隔変化値Ｃ１　に
変化が検出されなかった（−１≦Ｃ１≦１）としてパタ
ーン評価してもよいし、上記２つの変化値にともに変化
が検出されなかった（−１≦Ｃ１　≦１，かつ−１≦Ｃ
２　≦１）としてもよい。あるいは変化は検出されたと
してパターン評価を行うが評価の信頼性が低いことと、
その理由を付加して表示してもよい。また、同定した呼
吸波形から呼吸周波数を求めるために呼吸波形データを
高速フーリエ変換しパワースペクトルを求め、そのピー
ク周波数として求めたが、ピーク周波数のかわりに重心
周波数を用いてもよいし、高速フーリエ変換のかわりに
他の手法、例えばＡＲ（自己回帰）モデルを用いてパワ
ースペクトルを求めてもよい。あるいは一定時間内のデ
ータから直流成分を除いてゼロクロスの回数を数え、周
波数を求めてもよい。また、上記目的のために姿勢変化
に関連した信号としては重心移動を用いたが、被測定者
をビデオに撮り、その画像を処理して姿勢変化を抽出し
てもよい。また、この心理状態変化のリアルタイムパタ
ーン評価手法は、マイクロコンピュータあるいは、ハー
ドウェアを用いて１つの装置として独立させてもよいし
、すべてをソフトウェアで実現し、計測部を伴ったコン
ピュータのツールとしてもよい。また、上記実施例の表
示部では心理状態変化値のパターン評価表示方法として
、パターンごとに色を変える例を示したが、パターンご
とにアラームの音を変えて出したり、アラームの回数を
変えてもよい。また、表示は、この発明装置のディスプ
レイ上でもよいし、コンピュータ作業者の使うコンピュ
ータのＣＲＴ画面上の一部分でもよい。また、上記実施
例の心理状態変化値判定評価部３４及び表示部３５では
３つの指標値をすべて用いた場合を示したが、２つの自
律神経系のどちらかの活動に注目したい場合、あるいは
どちらか一方の自律神経系の活動を評価しにくい場合に
は、心理状態変化パターンを片方の自律神経系の活動に
注目したパターンに設定しなおして表示指標を２指標に
減らし２次元表示方法を用いてもよい。あるいは、必要
な心理状態変化値をそれぞれ、数値あるいは棒グラフな
どで表示してもよいし、判定したパターンの結果のみ表
示してもよい。

【００２５】

【発明の効果】以上のように、第１の発明によれば、被
測定者の心電を計測する第１計測手段、第１計測手段に
より計測した心電波形に周期的に現れる特定波を検出す
る第１検出手段、第１検出手段により上記特定波を正し
く検出しているかどうかを検査し、検出の誤りを修正す
る検査修正手段、上記特定波の間隔（あるいは心拍）、
その間隔（あるいは心拍）の変動の呼吸周波数成分の大
きさ及び心電波形のＴ波波高を求める第１処理手段、第
１処理手段により求めた３つの指標値に対してそれぞれ
一定間隔ごとの評価時刻における評価値を求めて心理状
態評価値とする第２処理手段、評価時刻以前の上記評価
値を用いて評価時刻における上記評価値の変化を検出し
心理状態変化値とする第３処理手段、上記変化値のうち
２つ以上を用いて、生理学的なメカニズムに基づいて変
化し検出されたかどうかを判定し心理状態変化のパター
ン評価をリアルタイムで行う心理状態変化値判定評価手
段、心理状態変化値判定評価手段により評価した心理状
態変化を表示する表示手段を備えたことにより、心理状
態変化をリアルタイムで正確に多面的に生理学的なメカ
ニズムに基づいてパターン評価できる心理状態のリアル
タイムパターン評価装置が得られる効果がある。また、
第２の発明によれば、被測定者の脈波を計測する第２計
測手段、第２計測手段により計測した脈波波形に周期的
に現れる特定波を検出する第２検出手段、第２検出手段
により上記特定波を正しく検出しているかどうかを検査
し、検出の誤りを修正する検査修正手段、上記特定波の
間隔（あるいは脈拍）、その間隔（あるいは脈拍）の変
動の呼吸周波数成分の大きさ及び脈波波高を求める第４
処理手段、第４処理手段により求めた３つの指標値に対
してそれぞれ一定間隔ごとのの評価時刻における評価値
を求めて心理状態評価値とする第５処理手段、評価時刻
以前の上記評価値を用いて評価時刻における上記評価値
の変化を検出し心理状態変化値とする第６処理手段、上
記変化値のうち２つ以上を用いて、生理学的なメカニズ
ムに基づいて変化し検出されたかどうかを判定し心理状
態変化のパターン評価をリアルタイムで行う心理状態変
化値判定評価手段、心理状態変化値判定評価手段により
評価した心理状態変化を表示する表示手段を備えたこと
により、心理状態変化をリアルタイムで正確に多面的に
生理学的なメカニズムに基づいてパターン評価できる心
理状態のリアルタイムパターン評価装置が得られる効果
がある。また、第３の発明によれば、被測定者の呼吸活
動に関連した信号を計測する第３計測手段、第３計測手
段により計測した信号から呼吸波形を同定する呼吸波形
同定手段、呼吸波形同定手段により同定した呼吸波形の
不規則性を抽出する第７処理手段、呼吸波形同定手段に
より同定した呼吸波形から呼吸周波数を算出する第８処
理手段、第７処理手段により抽出した呼吸波形の不規則
性と第８処理手段により算出した呼吸周波数を上記心理
状態変化値の判定に加味してその信頼性を向上させる第
１信頼性向上手段を備えたことにより、心理状態変化の
リアルタイムパターン評価の信頼性が向上された心理状
態変化のリアルタイムパターン評価装置が得られる効果
がある。また、第４の発明によれば、被測定者の姿勢変
化に関連した信号を計測する第４計測手段、第４計測手
段により計測した信号から姿勢の変化を抽出する第９処
理手段、第９処理手段により抽出された姿勢の変化を上
記心理状態変化値の判定に加味してその信頼性を向上さ
せる第２信頼性向上手段を備えたことにより、心理状態
変化のリアルタイムパターン評価の信頼性が向上された
心理状態変化のリアルタイムパターン評価装置が得られ
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示すブロック図である。

【図２】この発明の表示手段の一例を示す説明図である
。

【図３】この発明の呼吸波形の不規則性抽出手段の一例
を示す説明図である。

【図４】従来例（精神緊張度モニター）のブロック図で
ある。

【図５】一般的な心電波形図である。

【符号の説明】

２１　　心電検出 ２２　　心電増幅 ２３　　第１検出手段 ２４　　検査修正手段 ２５　　第１指標値算出部 ２６　　第２指標値算出部 ２７　　第３指標値算出部 ２８　　第１評価値算出部 ２９　　第２評価値算出部 ３０　　第３評価値算出部 ３１　　第１心理状態変化値算出部 ３２　　第２心理状態変化値算出部 ３３　　第３心理状態変化値算出部 ３４　　心理状態変化値判定評価手段 ３５　　表示手段 ３６　　胸囲変化を検出するセンサ ３７　　胸囲変化への変換部 ３８　　呼吸波形同定手段 ３９　　不規則性抽出手段 ４０　　呼吸周波数算出手段 ４１　　荷重検出 ４２　　重心位置算出部 ４３　　姿勢変化抽出手段 ４４　　第１処理手段 ４５　　第２処理手段 ４６　　第３処理手段 ４７　　第１信頼性向上手段 ４８　　第２信頼性向上手段

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被測定者の心電を計測する第１計測手段、
   第１計測手段により計測した心電波形に周期的に現れる
   特定波を検出する第１検出手段、第１検出手段により上
   記特定波を正しく検出しているかどうかを検査し、検出
   の誤りを修正する検査修正手段、上記特定波の間隔（あ
   るいは心拍）、間隔（あるいは心拍）の変動の呼吸周波
   数成分の大きさ及び心電波形のＴ波波高を求める第１処
   理手段、第１処理手段により求めた３つの指標値に対し
   てそれぞれ一定間隔ごとの評価時刻における評価値を求
   めて心理状態評価値とする第２処理手段、評価時刻以前
   の上記評価値を用いて評価時刻における上記評価値の変
   化を検出し心理状態変化値とする第３処理手段、上記変
   化値のうち２つ以上を用いて、生理学的なメカニズムに
   基づいて変化し検出されたかどうかを判定し心理状態変
   化のパターン評価をリアルタイムで行う心理状態変化値
   判定評価手段、心理状態変化値判定評価手段により評価
   した心理状態変化を表示する表示手段を備えた心理状態
   変化のリアルタイムパターン評価装置。
2. 【請求項２】被測定者の脈波を計測する第２計測手段、
   第２計測手段により計測した脈波波形に周期的に現れる
   特定波を検出する第２検出手段、第２検出手段により上
   記特定波を正しく検出しているかどうかを検査し、検出
   の誤りを修正する検査修正手段、上記特定波の間隔（あ
   るいは脈拍）、間隔（あるいは脈拍）の変動の呼吸周波
   数成分の大きさ及び脈波波高を求める第４処理手段、第
   ４処理手段により求めた３つの指標値に対してそれぞれ
   一定間隔ごとの評価時刻における評価値を求めて心理状
   態評価値とする第５処理手段、評価時刻以前の上記評価
   値を用いて評価時刻における上記評価値の変化を検出し
   心理状態変化値とする第６処理手段、上記変化値のうち
   ２つ以上を用いて、生理学的なメカニズムに基づいて変
   化し検出されたかどうかを判定し心理状態変化のパター
   ン評価をリアルタイムで行う心理状態変化値判定評価手
   段、心理状態変化値判定評価手段により評価した心理状
   態変化を表示する表示手段を備えた心理状態変化のリア
   ルタイムパターン評価装置。
3. 【請求項３】被測定者の呼吸活動に関連した信号を計測
   する第３計測手段、第３計測手段により計測した信号か
   ら呼吸波形を同定する呼吸波形同定手段、呼吸波形同定
   手段により同定した呼吸波形の不規則性を抽出する第７
   処理手段、呼吸波形同定手段により同定した呼吸波形か
   ら呼吸周波数を算出する第８処理手段、第７処理手段に
   より抽出した呼吸波形の不規則性と第８処理手段により
   算出した呼吸周波数を上記心理状態変化値の判定に加味
   してその信頼性を向上させる第１信頼性向上手段を備え
   た請求項１，２の心理状態変化のリアルタイムパターン
   評価装置。
4. 【請求項４】被測定者の姿勢変化に関連した信号を計測
   する第４計測手段、第４計測手段により計測した信号か
   ら姿勢の変化を抽出する第９処理手段、第９処理手段に
   より抽出された姿勢の変化を上記心理状態変化値の判定
   に加味してその信頼性を向上させる第２信頼性向上手段
   を備えた請求項１，２の心理状態変化のリアルタイムパ
   ターン評価装置。